Металл, который тает в руке, оказался ключом к новым технологиям

Ложка, которая тает в чае, и одновременно — металл, лежащий в основе солнечных панелей, лазеров и микросхем. Знакомьтесь: галлий. Его поведение при нагревании десятилетиями сбивало с толку учёных. И вот, наконец, появилась разгадка, которая может изменить целые отрасли.

Поведение вне правил

В отличие от других металлов, галлий плавится при 29,7 °C. Всё потому, что в твёрдом состоянии он состоит из димеров — пар связанных атомов.

Как только эти пары распадаются, плотность вещества возрастает, и галлий становится жидким. Казалось бы, всё ясно. Но при дальнейшем нагревании металл начинает вести себя… ещё страннее.

"Тридцать лет исследований структуры жидкого галлия основывались на фундаментальном предположении, которое, очевидно, неверно", — объясняет профессор Никола Гастон из Университета Окленда.

Восстановление связей

Считалось, что при плавлении ковалентные связи исчезают. Однако новые симуляции показали: на самом деле, эти связи возвращаются при дальнейшем нагреве — и становятся даже сильнее. Это объясняет и скачки удельного сопротивления, и нестандартную электропроводность.

Почему это важно?

• Галлий активно используют в полупроводниках, сплавах, гибкой электронике и даже аккумуляторах.
• Его способность смешиваться с другими металлами помогает создавать жидкости для пайки, микронасосы и растягивающиеся схемы.
• В условиях высокой температуры восстановленные связи формируют уникальные структуры, упрощающие кристаллизацию других металлов — например, цинка.

Не только для Земли

Учёные считают, что соединения галлия могут сохранять следы жизни на других планетах дольше, чем углеродные остатки. Это делает его перспективным элементом в поисках инопланетных биосигналов.

Понимание атомного поведения галлия на разных температурах не только объясняет его "капризы", но и открывает дорогу к более эффективным и устойчивым технологиям — от светодиодов до аккумуляторов нового поколения.